
【化】 applied moment
besides; in addition; not closely related; other; outer; outside; unofficial
【医】 ec-; ecto-; exo-; extra-; xeno-
apply; bestow; carry out; execute; grant; use
【医】 apply
moment; moment of force
【化】 moment of force
在机械工程和物理学领域,"外施力矩"(Externally Applied Torque)指由外部作用力或系统在物体上施加的、使其产生旋转效应的力矩。其核心特征在于力矩来源的"外部性",即非物体自身产生,而是由环境或其他物体主动施加。以下从定义、物理本质和应用三方面详解:
指外部力或力矩源(如电机、风力、人工操作)对物体施加的扭矩,用于改变物体的旋转状态(启动、加速、减速或维持转动)。
来源:《英汉机械工程大词典》(2019版),科学出版社
力矩($tau$)定义为力($F$)与力臂($r$)的叉积:
$$ tau = mathbf{r} times mathbf{F} $$
"外施" 强调该力矩的施加主体:
来源:Hibbeler, R.C. 《Engineering Mechanics: Dynamics》 (14th ed.), Pearson Education, pp. 312-315
例如,电动机通过联轴器向齿轮箱输入扭矩,该扭矩即为外施力矩,驱动负载旋转。
风力作用在桥梁塔架时产生外施力矩,可能引发结构扭转振动,需通过阻尼器平衡。
来源:ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section III "Design of Rotating Equipment"
"外施力矩"是描述外部主动施加的旋转作用力的核心概念,其物理本质为$tau = mathbf{r} times mathbf{F}$,在机械动力学与结构设计中具有关键地位。理解其"外部施加"属性有助于区分系统内力与外力,为工程分析提供基础。
外施力矩是力学中描述外部作用力对物体产生旋转效应的物理量。以下从定义、公式、方向判定三方面综合解释:
核心定义
外施力矩指外部施加的力使物体绕固定轴或支点产生转动的趋势,其大小等于作用力与力臂的垂直距离的乘积。例如用扳手拧螺丝时,手施加的力与扳手长度的乘积即为外施力矩。
计算公式
数学表达式为:
$$
vec{M} = vec{r} times vec{F}
$$
其中:
扩展说明:外施力矩与内力矩的区别在于力的来源——前者由外部物体施加(如风力驱动风车旋转),后者由系统内部作用产生(如轴承摩擦产生的阻力矩)。力矩概念最早由阿基米德在杠杆原理研究中提出,现广泛应用于机械设计、结构分析等领域。
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